第二章钻孔灌浆设备第一节钻孔设备1钻孔设备的一般配置灌浆工程的钻孔设备包括钻机和钻进工具钻进工具是指水龙头以下与英连接组成的 全套工具不同的钻进方法机具配置不完全相同图2.1J为回转式岩芯钻机主要设备布 置及钻具结构示意图本节介绍水利水电工程中常用的钻机和主要钻孔工具a) (b) (c) (d)图2.1-1回转式岩芯钻机主要设备布置及钻具结构示意图a•金刚石钻进的钻具：b•硕质合金钻进的钻具：c•全断血钻进的钻具：d•钢粒钻进的钻具：1 •钻机:2•动力机：3•水泵或泥浆泵;4■钻塔：5•钢丝绳:&水龙头:7•送水管:8■吸水管：9•水箱：10 ■主动钻杆:11-套管:12-钻杆接箍:13-钻杆:14-钻杆锁接头:15-沉淀管:16-沉淀管接头:17-岩芯 管：18•钻里钻头：19•钻铤：20•钻铤接箍：21•钻铤锁接头：22•岩芯管接头：23•扩孔器：24•金刚石钻 头：25•全断面钻头：26-ftl!质合金钻头2钻机2.1钻机的功能钻机是造孔的专用设备，其基本功能是以机械动力带动钻机，以回转、冲击、振动或 冲击回转等方式在地壳中钻进成孔2.2钻机的结构原理目前，水利水电钻探灌浆主要应用油压给进式立轴钻机和转盘钻机。
其基本组成可槪 括为''三大机构”、“两大系统”，即：回转机构、给进机构、升降机构；机械传动系统和 液压传动系统2.2.1机械传动系统机械传动系统是将输入的动力经变速、变向、变矩分配给回转、升降机构其作用有 三：①变速变矩：②分配动力；③改变运动形式和换向该系统主要包括联轴巧、离合器、变速箱和分动箱2.2.2液压传动系统液压传动系统是利用油泵输出的压力汕液驱动汕马达、油缸等液动机构，以使立轴回 转和控制给进机构、移动钻机、松紧卡盘及拧卸钻杆等该系统主要包括：动力机构、操纵机构、执行机构及辅助装置动力机构一一油泵或称能力转换器，由它供给油路系统的压力油，作为整个液压系统 工作的动力源常用的油泵有齿轮泵、叶片泵与柱塞泵等操纵机构一一又称控制、调节装置它包括：调整压力的压力阀（溢流阀、减压阀等）; 调节速度的节流阀：变换方向的换向阀等各种不同的阀类执行机构一一又称液动机，它包括实现往复运动的各种型式的汕缸及旋转运动的油马 达等辅助装置一一包括油箱、汕管、油接头、滤油器及控制仪表等2.2.3回转机构回转机构是回转钻具，带动钻头破碎孔底岩石油压给进、机械传动式钻机的回转机 构有立轴式回转器和转盘式回转器。
2.2.3. 1立轴式回转器的组成、结构型式及特点立轴式回转器的结构见图2-1-2它主要由箱体、变角装置、横轴、锥齿轮付、立轴 导管、立轴及卡盘等组成其中立轴与卡盘，除传递回转运动外，还通过汕缸与横梁带 动钻具上下运动立轴式回转器具有下列特点：（1） 立轴式回转器与给进系统在结构上紧密联系，构成一个独立的部件回转和给 进运动通过立轴与卡盘传至钻具2） 回转器的变角范弗I大，导向性能好，适于钻进任何倾角的钻孔3） 立轴通孔较小，升降钻具时, 回转器必须让开孔口让开方式主要有 后移式和开合式4） 回转器的锥齿轮传动比较小5） 回转器本身不能拧卸钻具， 需另配拧管机6） 回转器的结构复杂，制造工 艺要求较髙2. 2. 3. 2转盘式回转器的组成、 结构型式及特点转盘就是转盘式钻机的回转器转 盘有两种结构型式：一种是心管龙位 式，另一种是壳体左位式前者应用较 为广泛转盘的组成和基本结构见图2-1-3 它由横轴、锥齿轮付、转盘、转柱、回 转梁、卡筒、心管及箱体和机座等组成转盘具有下列特点：（1） 转盘直接安装在孔口处的机 座上，其重心低、强度大、稳圧性好2） 锥齿轮付传动比较大3） 转盘可以完成拧卸钻具任 务，不必另配拧管机。
4） 一般转盘通孔都较大，升 降钻具可不让开孔口5） 转盘的变角范围较小，一 般为60°〜90° o（6） 卡盘中心与转盘中心的同 心度很难保证7） 转盘结构简单，加工制造 较方便2. 2. 3. 3给进机构给进机构是调整破碎岩石所需 要的轴向压力和控制给进速度图2-1-2立轴式回转器结构示克图1 一横轴（或半轴）：2—主动伞齿轮：3—轴承： 4一变速箱外壳：5—变角装宜：6 —回转器外壳： 7—轴承：8—下压盖：9一立轴导管：10—立轴：11-被动伞齿轮：12—下卡盘:13-上卡盘：14 一横梁：15—活塞杆：16—油缸：17—活塞图2・1・3转盘结构示总图1—链轮：2—横轴：3—轴承：4—轴颈：6一轴承座：7—主动锥齿轮：8—轴承：9一心管：10—套轴：11 一从动锥齿轮:12-转盘:13-转柱：14 一回转梁:15—卡筒：16—螺钉:17-变速部分：18—机座：19 一箱体目前，机械传动式钻机采用的给 进机构有油压给进和手动机械给进 两类手动机械给进机构有手轮（把）给进、钢绳给进、主动钻杆给进与螺旋差动给进等形 式有的钻机还具有双重给进机构，如XJ-100型钻机既有手动给进机构，又有蜗轮蜗杆 —一齿筒式和机械给进机构。
液压给进是一种先进的给进方式,通过操纵液压控制阀，来调整轴向压力和给进速度, 实现加压钻进、减压钻进和快速倒杆它除完成给进系统的功能外，还可完成松紧卡盘 工作2. 2. 3.4升降机构升降机构是用以完成钻具、套管和附属工具的升降工作升降机构的主要工作件是升 降机，它主要由传动系统、卷筒和制动器组成目前，常用的钻机均采用行星轮系传动式升降机.习惯称游星式升降机1）游星式升降机的 结构:我国钻进绝大多数采 用卷筒与内齿圈固泄的上 轴轮系传动型游星式升降 机，其传动系统结构见图 2-1-42）游星式升降机的 工作原理与操纵状况:升降 机工作原理示意图见图 2-l-5o图2-1-4游星式升降机结构示意图1 一升降机轴；2—升降机传动齿轮：3—中心轮Za： 4一游星轮轴：5—游星轮Zg： 6 —内齿圈Zb；7—卷筒； 8—提升抱闸： 9—制动抱闸:（3）(b)10—游星架图2-1-5行星式升降机工作原理示意图（a）提升 （b）制动 （c）下降1 一中心齿轮；2—行星齿轮：3—齿圈：4一支架 提升：升降机接受动力后，中心轮处于转动状态，扳下提升抱闸手把，同时松开制动 抱闸，提升抱闸闸住，提升制圈及行星齿轮的支架等，此时，行星齿轮在中心齿轮带动 下只能自转并带动齿圈转动，卷筒就缠绕钢绳进行提升。
制动：扳下制动抱闸、刹住下降制圈，同时松开提升抱闸，卷筒.内齿圈被闸住不转, 钻具停止升降由于中心齿轮继续转动，故在齿圈及中心齿轮的影响下，行星齿轮构成 的“转动体"转动，行星齿轮既自转又公转，转动方向和速度是固左的下降：提升和制动抱闸都处于松开状态，在钻具自重作用下，卷简反转，放松钢线绳, 下降钻具2.3钻机的种类与选择应根据施工环境、岩石性质、钻孔深度、钻孔方向.钻孔直径和灌浆方法等因素选择 髙效率的钻孔方法和钻机2.3.1回转式钻机回转式钻机是目前使用最多的一种钻孔设备按其回转机构的不同，回转式钻机分为 立轴式、转盘式和动力头式三种其中立轴式又分为手把式.液压式.螺旋差动式和全 液压式四种其中，立轴式液压钻机由于分档较多，转速髙，机体较轻，操作简便、能 耗较低，是我国帷幕灌浆钻孔的主要设备，这种钻机按其钻进能力分为100米、300米、 500 (600)米、1000米，即I、II、11【、IV四种规格，在灌浆工程中四种规格的钻机都 有应用，但应用较多的还是I、II型轻型钻机我国许多钻探机械厂都能生产各种规格 的不同型号的立轴式液圧钻机，表2-1-1为部分国产钻机型号和主要性能我国一直也从 国外进口一些回转式钻机，但数量不多，使用不很广。
表2-1-1 灌浆工程常用的部分回转钻机型号和规格性能鬻⑹飙2飙帧<•(z>®机虽g) 主重(k商 nJ8015011AO50IX XY-0088.O505015•7O60-2 XY-00390-O2711-5622O5950190-OO5650 1A51AO5000155•7O63501O96003561AO2900190-OO50002O565013S000 1A1A注：主机重址有的不含动力机，有的包含2.3.2冲击回转式钻机冲击回转式钻机是以回转式钻机为基础，在钻头上部连接一个专门的冲击器（也称潜 孔锤），在钻进中钻机提供一上的轴向压力和回转力矩，冲击器给钻具一肚频率的冲击能 量，在孔底以冲击和回转切削的共同作用破岩钻进的一种机械按使用动力的不冋，常 用的冲击器有风动式和液动式与回转钻进相比，它钻孔速度快，机动灵活，钻孔费用 较低冲击回转式钻机的种类较多，灌浆工程中常用的型号及英性能见表2-l-2o表2-1-2 部分冲击回转钻机型号及性能表專”飙砒(•配备 动力 （kW）商 制5020213 ~1530o3H80O51-3 73700200心Q5230 1A-52IX00 o00 157.003g厂 HJX械 北机60IX720対厂 酚机00137003005051H5058.159000 1A37-也1 山机2 K-M7575-57.505西所 院究 科研 煤探4 K-M20075-22looo o o 005 9 1利mec 大11m 总O501152o o o 5010 8 2★注：主机重虽有的不含动力机.有的包含。
2.3.3冲击式钻机冲击式钻机（凿岩机）在灌浆工程中多用于回填灌浆、固结（浅孔）灌浆和衔接帷幕 灌浆的钻孔虽然冲击钻机的钎杆也须作回转运动，但这种转动并不是在打击钎杆时发 生.钎头刃在冲击破碎岩石时并不转动.是一种纯冲击式钻机在施工中常用的冲击钻 机有手提式凿岩机、气腿式凿岩机（轻型、重型）等2.4钻机的维护保养钻机是钻探灌浆的重要设备，只有通过正常的维护和保养，才能使钻机延长使用寿 命和保持良好的工作状况2.4.1钻机的维护2.4. 1.1开动前的检査与维护（1） 检查变速箱、回转器、减速箱、液压油箱等的油量是否适当2） 检查制动装置、离合器、锁紧装置和分动机构等的作用是否可靠，必要时进行 调整。